边界跟踪

二值图像的边界跟踪（Boundary tracing，也称 轮廓跟踪即contour tracing）可以被认为是一种识别数字区域边界像素的图像分割技术。边界跟踪是分析区域的第一步操作。

算法

边界跟踪的算法有：

• Square跟踪算法
• Moore邻域跟踪算法
• 径向扫描 （radical sweep）
• Theo Pavlidis算法
• 一种使用向量几何的泛化的算法：
• 一种分割区域为开、闭子区域的算法：

Square 跟踪算法

Square跟踪算法简单但有效。它的行为完全基于格子是白格还是黑格（假设白格是形状的一部分）。首先，从左上到右上逐行扫描。进入第一个白格后，算法的核心部分就开始了。它主要包括两个规则：

• 如果在白格，左转
• 如果在黑格，右转

需要记录进入当前格的过程，这样才能定义左和右方向。

public void GetBoundary(byte[,] image)
{
    for (int j = 0; j < image.GetLength(1); j++)
        for (int i = 0; i < image.GetLength(0); i++)
            if (image[i, j] == 255)               // Found first white pixel
                SquareTrace(new Point(i, j));
}

public void SquareTrace(Point start)
{
    HashSet<Point> boundaryPoints = new HashSet<Point>();  // Use a HashSet to prevent double occurrences
    // We found at least one pixel
    boundaryPoints.Add(start);

    // The first pixel you encounter is a white one by definition, so we go left. 
    // Our initial direction was going from left to right, hence (1, 0)
    Point nextStep = GoLeft(new Point(1, 0));               
    Point next = start + nextStep;
    while (next != start)
    {
        // We found a black cell, so we go right and don't add this cell to our HashSet
        if (image[next.x, next.y] == 0)
        {
            next = next - nextStep
            nextStep = GoRight(nextStep);
            next = next + nextStep;
        }
        // Alternatively we found a white cell, we do add this to our HashSet
        else
        {
            boundaryPoints.Add(next);
            nextStep = GoLeft(nextStep);
            next = next + nextStep;
        }
    }
}

private Point GoLeft(Point p) => new Point(p.y, -p.x);
private Point GoRight(Point p) => new Point(-p.y, p.x);

参见

• 寻路
• 曲线描边
• 链码
• 像素联通性
• 最佳化问题